问题23：为什么要在应用层中引入管理服务层与行业应用层？

对于这个问题，我们需要注意以下几点。

1.划分管理服务层与行业应用层的必要性

物联网的“应用层”又称为“应用管理层”。物联网的应用层非常复杂，它既包括各种行业性应用的应用层协议，又包括支持这些应用实现的各种软件技术，因此我们需要进一步将应用层分为两个子层：管理服务层与行业应用层。

管理服务层通过中间件软件实现了感知硬件与应用软件的物理隔离与逻辑的无缝连接，提供海量数据的高效、可靠地汇聚，并进行整合与存储，通过数据挖掘、智能数据处理与智能决策计算，为行业应用层提供安全的网络管理与智能服务。

2.管理服务层的主要功能

管理服务层位于网络层与行业应用层之间。当感知层产生的大量数据经过网络层传送到应用层时，如果不经过有效地整合、分析和利用，物联网就不可能发挥应有的作用。在提供数据存储、检索、分析、利用服务功能的同时，管理服务层还要提供信息安全、隐私保护与网络管理功能，在管理之中体现出服务的目的。

（1）中间件软件

物联网中有各种感知硬件（RFID标签、传感器等）、感知数据读写设备，以及各种各样的应用系统，如何屏蔽不同感知与读写设备的差异、向不同应用系统提供服务，就需要借鉴计算机软件技术中成熟的中间件技术，通过设计RFID中间件或传感器中间件，在物理上隔离物联网应用系统与RFID或传感器硬件，同时在逻辑上实现无缝连接。因此，中间件软件技术是支持物联网应用的重要基础技术之一。

（2）数据存储服务

从数据获取角度，感知层的一个重要特点是“以数据为中心”。对于零售连锁店RFID应用系统，高层管理人员关心的是：什么品种的商品于什么时间在哪些商店卖出多少。他们并不关心使用哪种RFID、如何组网、数据如何传输、传输出错时是如何处理的。对于智能交通系统，用户关心的是哪条道路发生了堵车、哪条道路畅通、他要到达的目的地周边有没有停车位。他们并不关心传感器放置在什么位置、如何组网、数据是如何传输的，以及道路拥塞情况是用哪种算法分析的。物联网数据的特点是：海量性、多态性、动态性与关联性。管理服务层要提供物联网海量数据存储、融合、查询、检索的服务功能。

（3）智能数据处理与智能决策服务

面对物联网的海量数据，人们必须借助计算机的帮助才能获得相关的知识。数据挖掘（Data Mining）就是运用关联规则挖掘、分类与预测、聚类分析、时序模式挖掘等算法，从大量数据中提取或“挖掘”知识的过程。例如，在精准农业大棚作物生产的物联网应用中，人们通过传感器获取环境、温度、湿度、土壤等参数；需要比较、分析大量的历史数据，及时掌握当前农作物生长的环境现状与变化趋势；通过数据挖掘算法，找出影响作物产量的主要因素和获得丰产的最佳条件；通过控制大棚的温度、湿度，以及恰当的施肥时机与数量，达到以最小的投入获得最高产量和效益的目的。在大型连锁店的销售与物流配送货的物联网应用中，管理人员需要分析和比较历年不同季节货物销售数据，分析和预测货物销售的趋势，制定销售策略；通过分析库存情况，决定采购计划；通过对各个销售商店的库存货物数量分析，确定物品调度计划，计算配送货车优化的运输路径。通过信息流来加快物流与资金流的周转，达到节约成本、获取更高经济效益的目的。

物联网的核心价值体现在对于海量感知信息的智能数据处理、数据挖掘与智能决策水平上。管理服务层的智能数据处理与智能决策为物联网智能服务提供了技术支撑。

对于大型物联网应用系统的网络管理是管理服务层必须提供的重要功能之一。管理服务层的数据挖掘、智能数据处理与智能决策必须得到高性能计算与云计算平台的支持，同时高性能计算与云计算平台也是信息安全与网络管理功能服务的对象。

3.行业应用层与应用层协议的基本概念

物联网的特点是多样化、规模化与行业化。物联网可以用于智能电网、智能交通、智能物流、智能数字制造、智能建筑、智能农业、智能家居、智能环境监控、智慧医疗保健、智慧城市等领域。图2-19给出了物联网应用示意图。

物联网体系结构的行业应用层是由多样化、规模化的行业应用系统构成。为了保证物联网中人与人、人与物、物与物之间有条不紊地交换数据，就必须制定一系列的信息交互协议。行业应用层的主要组成部分是应用层协议（Application Layer Protocol）。应用层协议由语法、语义与顺序组成。语法规定了智能服务过程中的数据与控制信息的结构与格式。语义规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作与响应。时序规定了事件实现的顺序。

不同的物联网应用系统需要制定不同的应用层协议。例如，智能电网的应用层协议与智能交通的协议不可能相同。为了实现复杂的智能电网的功能，人们必须为智能电网的工作过程制定一组协议。为了保证物联网中大量的智能物体之间有条不紊地交换信息、协同工作，人们必须制定大量的协议，构成一套完整的协议体系。

从以上的讨论中我们可以得出以下几点结论：

● 物联网网络体系结构是物联网网络层次结构模型与各层协议的集合。

● 物联网体系结构将对物联网应该实现的功能进行精确定义。

● 物联网体系结构是抽象的，而实现协议的技术是具体的。

● 物联网体系结构需要在物联网应用过程中不断地完善。